BAB III TOKEN RING. jaringan cincin (ring) dan sistem token passing untuk mengontrol akses menuju jaringan.

Transkripsi

1 BAB III TOKEN RING 3.1 Token Ring Token ring adalah sebuah arsitektur jaringan yang menggunakan topologi jaringan cincin (ring) dan sistem token passing untuk mengontrol akses menuju jaringan. Arsitektur jenis ini sangat cocok untuk jaringan yang menangani trafik data yang padat dari banyak user misalnya di lingkungan perkantoran maupun laboratorium. Tidak seperti metode akses media CSMA/CD, token ring lebih deterministik. Ini berarti setiap node dijamin akan mendapat giliran ntuk mengirimkan paket dalam siklus waktu tertentu. Saat sebuah user ingin mengirimkan data, dia harus menunggu hingga adapter-nya menerima token bebas (bit token=0). Ketika menangkap token bebas tersebut, user menciptakan sebuah frame dengan mengeset bit token menjadi 1, menyisipkan alamat asal dan tujuan, beberapa informasi kontrol, data yang ingin dikirimkan, dan kemudian memulai pengiriman frame. Selama pengiriman frame tidak ada token yang beredar dalam ring sehingga tidak ada user lain yang dapat melakukan pengiriman. Hal ini mencegah terjadinya tubrukan (Collisions) dalam jaringan. frame yang dikirimkan akan dilewatkan dari satu user ke user lain dalam jaringan hingga tiba pada alamat user yang dituju. User tujuan mengkopi data, mengeset bit-bit pengontrol untuk mengindikasikan bahwa alamatnya dikenali dan sukses mengkopi data, kemudian mengirim ulang frame tersebut. saat frame kembali ke user pengirim karena transmisi telah berhasil, maka frame tersebut dibuang dari jaringan. User pengirim membuat token bebas yang baru dan melepaskannya ke jaringan.

2 3.2 Arsitektur Jaringan Token Ring Jaringan Token ring biasanya digunakan untuk lingkungan teknik dan perkantoran. Arsitektur dari jaringan ini dapat dilihat pada Gambar 3.1. Gambar 3.1 Arsitektur Token Ring Pada Gambar 3.2 dapat dilihat bahwa DTE tidak terhubug langsung kejaringan, tetapi melalui sebuah konsentrator yang disebut Trunk Coupling Unit (TCU). TCU terdiri dari relay-relay dan komponen elektronik lainnya yang dibutuhkan untuk mengirim dan menerima sinyal dari maupun menuju kabel. TCU repeater repeater repeater Ada tiga state pada tiap TCU, yaitu : Gambar 3.2 Trunk Coupling Unit 1. Listen state : selama penerimaan bit, repeater juga melakukan modifikasi pada bit yang diterima dan diteruskan kembali (dibutuhkan 1 bit delay).

3 2. Transmit state : jika stasiun hendak mengirim, maka repeater akan mengirimkannya melalui outgoing link. 3. Bypass state : bit dikuatkan dan langsung diteruskan ke repeater berikutnya. TCU diatur sedemikian rupa sehingga apabila DTE dalam keadaan tidak aktif, TCU akan berada dalam kondisi bypass. Pengaturan ini dilakukan untuk memelihara kelangsungan pengiriman data melalui ring. 3.3 Prinsip Kerja Token Ring Cara kerja jaringan token ring, sebuah token bebas mengalir dalam jaringan. Jika suatu node ingin mengirimkan paket data, maka paket data yang akan dikirimkan ditempelkan pada token, kemudian token itu membawa paket data ke tujuan. Pada waktu token berisi data, node lain tidak dapat menggunakan token itu sampai token itu menyelesaikan tugasnya mengirimkan data. Bila paket data telah disampaikan ke tujuan, node pengguna tadi melepaskan token untuk dipakai oleh node yang lain. Cara kerja ini dinamakan token passing scheme. Metode aksesnya melalui lewatnya sebuah token dalam sebuah lingkaran seperti cincin. Dalam lingkaran token, komputer-komputer dihubungkan satu dengan yang lainnya seperti sebuah cincin. Sebuah sinyal token bergerak berputar dalam sebuah lingkaran (cincin) dalam sebuah jaringan dan bergerak dari sebuah komputer-menuju ke komputer berikutnya, jika pada persinggahan di salah satu komputer ternyata ada data yang ingin ditransmisikan, token akan mengangkutnya ke tempat dimana data itu ingin ditujukan, token bergerak terus untuk saling mengkoneksikan diantara masing-masing komputer Protokol Token Ring membutuhkan model jaringan bintang dengan menggunakan kabel twisted pair atau kabel fiber optik dan dapat melakukan kecepatan transmisi 1Mbps, 4 Mbps atau 16 Mbps. Untuk mengkoneksikan station membutuhkan

4 Multistation Access Unit (MAU). Menghubungkan token ring dapat dilakukan dengan type 1,2, Jenis-Jenis Token Ring Terdapat beberapa kondisi ketika sebuah free token baru boleh dibangkitkan. Variasi oleh sistem pembangkitan free token menyebabkan adanya perbedaan teknik dalam pentransmisian data pada jaringan token ring, yaitu Multiple Token Operation, Single Token Operation dan Single Packet Operation. Ketiga jenis token ring diatas akan dijelaskan lebih lanjut pada sub bab berikutnya Multiple Token Operation Pada jaringan token ring multiple token operation, stasiun pengirim membangkitkan free token yang baru dan segera menduduki ring mengikuti bit terakhir dari data terkirim. Sesuai namanya yang Multiple Token, dalam sistem ini dijinkan beberapa busy token dan satu free token pada ring dalam satu waktu. Untuk jumlah token lebih dari satu dalam ring, panjang paket dan latency stasiun harus sinkron sehingga busy token tidak berkembang cukup jauh sampai akhirnya kemudian dihapus oleh stasiun yang mengirimkannya sebelum free token baru kembali dibangkitkan Single Token Operation Berbeda dengan Multiple Token Operation, pada Single Token Operation mengharuskan stasiun pengirim menunggu sampai stasiun itu sendiri menghapus busy tokennya sebelum kembali membangkitkan free token yang baru. Jika sebuah paket lebih panjang daripada ring latency, kiranya stasiun akan menerima dan menghapus busy tokennya sendiri sebelum menyelesaikan transmisi data. Dalam situasi ini, stasiun hanya boleh melanjutkan pengiriman data dan membangkitkan free token yang baru hanya setelah bit terakhir data telah terkirim. Oleh karena itu perbedaan Single Token Operation

5 Gam 3.4 dengan Multiple Token Operation hanya terletak pada ukuran paket yang lebih pendek dibanding ring latency nya Single Packet Operation Pada Single Packet Operation, sebuah stasiun tidak akan membangkitkan sebuah free token baru sampai akhirnya token telah selesai mengitari penuh sebuah ring dan menghapus/mengosongkan semua paket yang ditransmisikannya. Sistem ini menjamin tidak adanya interferensi dalam dua transmisi data. Single Packet Operation lebih baik satu step dibanding Single Token Operation, dimana Single Packet Operation hanya mengijinkan paket penuh termasuk busy token yang harus dihapus/dikosongkan sebelum sebuah free token baru dibangkitkan. 3.5 Format Frame Token Ring Ada dua format dasar yang digunakan dalam token ring, yang pertama adalah control token dan yang lainnya adalah frame standar untuk mengirimkan data. Control token berfungsi untuk mengedalikan hak kirim masing-masing DTE. Adapun format frame untuk control token maupun frame data menggunakan Manchester encoding. Konversi bit kedalam Manchester encoding data seperti pada Gambar 3.3. Gambar 3.3 Manchester Encoding 3.6 Pentransmisian Frame

6 Pada saat sebuah DTE ingin mengirimkan data,data tersebut terlebih dahulu disusun ke dalam format frame standar. DTE tersebut harus menunggu sebuah token bebas (token dengan prioritas yang sama atau lebih rendah), kmudian mengubah status token dari bebas menjadi sibuk dan mulai meyisipkan data. Pada saat frame memutari ring, tiap DTE membaca alamat tujuan yang ada pada frame tersebut. Apabila alamat tujuan tidak cocok, DTE tersebut akan mengabaikan frame yang datang melewatkannya ke DTE berikutnya hingga frame tersebut tiba pada DTE dengan alamat yang sesuai. Setelah data berhasil diterima, DTE tujuan mengirim kembali frame tersebut ke DTE yang mengirimkannya untuk diabsorbsi (dibuang dari ring). 3.7 Ring Management Mekanisme operasi jaringan ring adalah mekanisme yang membutuhkan keadaan steady state. Jika sebuah DTE baru ingin bergabung dalam jaringan yang sedang beroperasi, DTE tersebut harus menjalani prosedur inisialisasi untuk memastikan operasi yang benar dari ring yang sedang aktif tidak terganggu. Saat sedang beroperasi setiap DTE yang aktif harus memantau kinerja ring, apabila ring tidak bekerja dengan benar dan memberikan hak yang adil pada setiap DTE. Fungsi untuk menjaga kinerja yang benar dari ring disebut Ring Management. Terdapat dua tipe DTE yang berada dalam ring, Active Monitor (AM) station, and Standby Monitor (SBM) stations. Hanya ada satu Active Monitor station per ring. Active Monitor station ini berfungsi sebagai ring manager, dan stasiun-stasiun lainnya berfungsi sebagai Standby Monitor Stations. DTE manapun dalam ring dapat menjadi Active Monitor. Active Monitor Stations dipilih dalam proses yang disebut Claim Token Process setelah Active Monitor dipilih,stasiun-stasiun lainnya menjadi Standby Monitors (SBM). Active Monitor bertugas :

7 1. Menjaga Master Clock untuk memastikan delay ring yang tepat (24 bit delay dalam sebuah ring). 2. Membangkitkan Neighbor Notification setiap tujuh detik untuk memantau token dan pentransmisian frame. 3. Mendeteksi token dan frame yang hilang dengan mengatur bit monitor 4. Membersihkan ring. Standby Monitor bertugas : 1. Mendeteksi kegagalan Active Monitor. 2. Memulai proses Monitor Contention untuk ikut dalam proses Neighbor Notification. 3.8 Definisi Throughput dan Delay Throughput dalam LAN adalah rata-rata pengiriman paket sukses dalam satu satuan waktu. Dengan menganalisa besarnya throughput jaringan terhadap berbagai variasi kedatangan dapat membantu kita menentukan apakah jaringan tersebut dapat diandalkan. Untuk menganalisa throughput, sering dinyatakan dalam persamaan 0 < S < 1 (4.1) Dimana λ X R = rata-rata kecepatan kedatangan paket (paket/detik) = panjang paket (bit) = bit rate (bit/detik) Parameter lain yang yang perlu diperhatikan dalam menganalisis kinerja suatu jaringan adalah besarnya delay dalam jaringan tersebut. Delay adalah waktu yang dihabiskan oleh satu paket mulai dari pertama kali paket tersebut dibangkitkan hingga

8 diterima dengan sukses di tujuan. Delay yang dialami oleh masing-masing pengiriman paket terdiri atas beberapa komponen, yaitu : 1. waktu yang dibutuhkan paket tersebut untuk berjalan dari DTE ke interface jaringan. 2. waktu yang dihabiskan paket tersebut dalam buffer saat menunggu giliran pengiriman. 3. waktu yang dibutuhkan untuk mengirimkan paket tersebut dalam jaringan. 4. waktu yang dihabiskan paket tersebut dalam buffer penerima. 5. waktu yang dibutuhkan paket untuk berjalan dari interface jarngan ke DTE penerima. Pengukuran delay dalam jaringan sangat penting untuk menentukan apakah jarigan tersebut layak dan sesuai dengan kebutuhan pengguna. Hal ini disebabkan karena sering kali informasi yang dikirim dalam paket hanya valid dalam selang waktu tertentu, sehingga besarnya delay sangat penting untuk dipertimbangkan Analisis Throughput Multiple Token Operation Throughput dalam LAN adalah rata-rata pengiriman paket sukses dalam satu satuan waktu. Dengan menganalisis besarnya throughput jaringan terhadap berbagai variasi kedatangan dapat membantu kita menentukan apakah jaringan tersebut dapat diandalkan. Untuk menganalisa throughput, sering dinyatakan dalam persamaan S = 0 < S < 1 (4.2) Dimana λ = Rata-rata kecepatan kedatangan paket (paket/detik) M X R = Jumlah DTE = Panjang paket (bit) = Bit rate (bit/detik)

9 Jika jaringan tidak digunakan pada kecepatan maksimumnya, throughput ternormalisasi akan menurun hingga harga efektifnya. Throughput efektif (S ) Dapat dihitung dengan persamaan. S = (4.3) Dimana R adalah bit rate terendah dari jaringan (bit/detik) Analisis Delay Multiple Token Operation Model Multiple Token Operation diasumsikan bahwa free token yang baru, dibangkitkan sesegera mungkin setelah bit terakhir dari paket meninggalkan stasiun pengirim. Lalu stasiun pengirim mengisyaratkan ke stasiun yang lain bahwa kanal sibuk (busy) kecuali untuk interval waktu sebesar. Sehingga rata-rata waktu layanan efektif sebesar, dan delay rata-rata untuk Multiple Token Operation dapat dituliskan : ( ) ( ) ( ) (4.4) Dimana D = Delay = Rata-rata waktu pengiriman paket = Ring Latency = Delay ternormalisasi = Throughput = Jumlah DTE

10 3.9 Model Sistem Gambar dari model sistem jaringan untuk simulasi yang akan dibahas dalam tugas akhir ini dapat dilihat pada Gambar 3.4. M Gambar 4.1 Model jaringan untuk simulasi

11 3.10 Flowchart Penelitian Kinerja Multiple Token Adapun flowchart penelitian kinerja Multiple token digambarkan pada Gambar 3.5 sehingga mempermudah melihat program perhitungan yang dijalankan. Mulai Model Masukkan Data Analisis Hasil Selesai

12 Gambar 3.5 Flowchart Penelitian BAB IV ANALISIS KINERJA MULTIPLE TOKEN OPERATION 4.1 Umum Pada bab ini di analisis kinerja Local Area Network (LAN) metode akses Multiple Token Ring. Adapun kinerja yang akan diuji adalah delay dan throughput, dengan memvariasikan parameter jumlah terminal dan bit latency. Dari perhitungan ada beberapa parameter yang diaplikasikan baik dari jumlah stasiun dan bit latency yaitu M =10: 20: 400, λ= 10 packet/s, R = 4., Ẋ= 1000 bit Pengujian yang dibuat dilakukan dengan cara menjalankan program komputer tersebut dengan berbagai perubahan variabel input dan dianalisa hasil keluarannya. Data input sebagai nilai variabel dari program simulasi ini adalah data masukan yang berupa jumlah terminal dan bit latency. Metode simulasi yang digunakan adalah simulasi kejadian diskrit, dimana pemodelan sistem memfokuskan terhadap adanya perubahan variabel keadaan sistem secara seketika dalam titik-titik waktu tertentu. Pencatatan terhadap perubahan variabel keadaan sistem yang diperlukan dilakukan setiap adanya suatu

13 kejadian. Dalam proses simulasi ini, kejadian yang berlangsung adalah kedatangan paket data di terminal. Sedangkan variabel keadaan sistem yang dicatat adalah waktu berlangsungnya seluruh proses simulasi. Tabel 4.1 Parameter perhitungan throughput protokol akses acak Parameter Deskripsi a (Delay propagasi) Divariasikan (0,01) sampai (1,0) G (Attempt rate) Divariasikan ( ) sampai ( ) 4.2 Flowchart Perhitungan Kinerja Multiple Token Adapun flowchart perhitungan kinerja multiple token digambarkan pada Gambar 4.2 sehingga mempermudah melihat program yang dijalankan. mulai Inisialisasi Monitor Masukkan M Inisialisasi data-data paket Inisialisasi Token Hitung delay

14 Tampil hasil (tabel dan grafik) selesai Gambar 4.1 Flowchart perhitungan 4.3 Analisis kinerja Throughput terhadap jumlah stasiun Dengan M sebagai jumlah stasiun, λ adalah jumlah packet/second dan adalah jumlah bit/second, maka diperoleh nilai throughput: S=M.λ.. Gambar 4.2 memperlihatkan grafik hubungan kinerja throughput terhadap jumlah stasiun. maka : S=M.λ. (4.1)

15 Throughput 10 0 Throughput vs jumlah station jumlah station Gambar 4.2 Hasil perhitungan throughput terhadap jumlah stasiun Tabel 4.2 menampilkan trafik jumlah stasiun terhadap throughput dan menghasilkan besaran delay. Tabel 4.2 Hasil perhitungan Throughput terhadap jumlah stasiun M S

16 Pada grafik dan tabel yang tertera dapat disimpulkan bahwa semakin banyak jumlah stasiun yang dihitung akan semakin besar pula jumlah throughput yang terjadi. 4.4 Analisis jumlah stasiun terhadap delay Dari Gambar 4.2 didapat dilihat perbedaan delay yang dihasilkan dengan memvariasikan jumlah station dan bit latency yang menjadi acuan pembanding. Dengan rumus perhitungan dapat kita lihat τ = 1+ + ( ) ( ) + (4.2)

17 Delay Dimana ɑʹ didapat dari rumus ɑʹ = τ (4.3) delay vs jlh station bitlatency = 1 bitlatency = 5 bitlatency = 10 bitlatency = 15 bitlatency = M Gambar 4.3 Hasil perhitungan jumlah stasiun terhadap delay Tabel 4.3 Hasil Perhitungan Jumlah Stasiun terhadap Delay Tabel 4.3 menampilkan trafik perhitungan jumlah stasiun terhadap delay dengan menvariasikan bit latency. M Bit latency

18 analisis tabel perhitungan jumlah stasiun terhadap delay Dari tabel diatas terlihat pada M= 10 dengan bit latency 20 dihasilkan delay sebesar 1.24 detik.apalabila parameter kita ubah lagi M = 390 dengan bit latency 20 maka delay yang dihasilkan detik. 4.5 Analisis perhitungan jumlah stasiun terhadap delay ternormalisasi Dari Gambar 4.3 dibawah menunjukkan perrbedaan delay ternormalisasi yang di hasilkan dengan memvariasikan jumlah stasiun dan bit latency yang menjadi acuan pembanding untuk melihat seberapa besar delay ternormalisasi yang terjadi apabila parameter yang saya sarankan diubah-ubah. Dengan rumus delay ternormalisasi dapat kita lihat

19 Delay Normalisasi ɑʹ =τ. (4.4) delay normalisasi vs bitlatency bitlatency = 1 bitlatency = 5 bitlatency = 10 bitlatency = 15 bitlatency = jlh station Gambar 4.4 Hasil perhitungan jumlah stasiun terhadap delay ternormalisasi Tabel 4.4 Analisis hasil perhitungan jumlah stasiun terhadap delay ternormalisasi Tabel 4.4 menampilkan trafik perhitungan jumlah stasiun terhadap delay ternormalisasi. M Delay ternormalisasi

20 Tabel hasil perhitungan jumlah stasiun terhadap delay ternormalisasi Dari tabel 4.4 terlihat pada M= 10 dengan bit latency 20 dihasilkan delay sebesar detik. apalabila parameter diubah lagi M= 390 dengan bit latency 20 maka delay yang dihasilkan 7.82 detik 4.6 Analisis perhitungan throughput terhadap transfer delay

21 mean transfer delay mean transfer delay vs throughput bitlatency = 1 bitlatency = 5 bitlatency = 10 bitlatency = 15 bitlatency = throughput Gambar 4.5 Grafik analisis throughput terhadap transfer delay 4.5 Tabel hasil perhitungan throughput terhadap transfer delay Tabel 4.5 menampilkan trafik perhitungan throughput terhadap transfer delay sehingga menghasilkan delay. S Bit Latency Tabel 4.5 Lanjutan

22 S Tabel analisis throughput terhadap transfer delay Dari tabel diatas terlihat pada S = dengan bit latency 20 dihasilkan transfer delay sebesar detik. Apalabila parameter diubah lagi S= dengan bit latency 20 maka delay yang dihasilkan detik. 4.7 Analisis Hasil Simulasi Program simulasi token ring ini dirancang untuk mensimulasikan kinerja jaringan token ring dengan menvariasikan bit latency dan jumlah terminal, sehingga menghasilkan keluaran angka dan grafik yang akan dianalisis. Dari hasil simulasi tersebut dilihat bahwa perubahan dan penambahana bit latency dan jumlah terminal akan mempengaruhi throughput dan delay jaringan. Semakin besar bit latency dan semakin banyak jumlah terminal yang tersambung maka througput dan delay juga meningkat. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5. 1 Kesimpulan Setelah melakukan perhitungan dan analisis kinerja protokol multiple token operation, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

23 1. Untuk perbandingan throughput terhadap jumlah station pada M = 10 menghasilkan throughput sebesar detik dan pada M = 390 throughput yang dihaslkan sebesar detik. 2. Untuk perbandingan jumlah station terhadap delay dengan menvariasikan bit latency. Pada M = 10 dengan bit latency 20 maka delay delay yang di peroleh sebesar detik bila kita bandingkan pada M = 390 maka delay yang diperoleh dengan bit latency yang sama sebesar detik. 3. Untuk perbandingan jumlah station terhadap delay ternormalisasi dengan menvariasikan bit latency maka pada M = 10 dan bit latency 20 delay ternormalisaasi yang di hasilkan sebesar detik bila bandingkan dengan M = 390 maka delay ternormalisaasi yang dihasilkan sebesar detik. 4. Untuk perbandingan throughput terhadap delay transfer dengan menvariasikan bit latency maka dapat kita lihat bila throughput sebesar dengan bit latency sebesar 20 maka transfer delay yang diterima sebesar detik jika kita berikan throughput sebesar maka delay treansfer yang diperoleh sebesar detik. 5. Token ring menghasilkan kinerja terbaik untuk trafik yang padat dan jumlah user yang besar. 6. Hasil simulasi dilakukan untuk mewakili sistem yang sebenarnya, karena data yang dihasilkan sesuai dengan teori yang ada Saran Setelah pengerjaan Tugas Akhir ini, penulis menyampaikan beberapa saran dibawah ini. 1. Sebaiknya dikemudian hari dilakukan analisis kinerja protokol multiple token operation dengan parameter analisis yang berbeda. 2. Sebaiknya dikemudian hari dilakukan analisis terhadap kinerja protokol akses lain.